IPv6 주소와 전달 방식

IPv6는 128비트 주소를 16비트씩 8개 필드로 나누고, 각 필드를 16진수로 표시한다. /n은 앞 n비트의 네트워크 프리픽스를 뜻한다. 일반 LAN에서는 /64가 흔하지만 모든 프리픽스가 /64인 것은 아니다.

1. IPv6 주소를 축약하는 두 규칙

IPv6 주소는 길기 때문에 정해진 방식으로 축약해서 사용한다.

각 16비트 필드의 선행 0은 생략한다

다음처럼 각 필드의 왼쪽에 붙은 0은 생략할 수 있다.

0db8 → db8
00a0 → a0
0001 → 1
0000 → 0

따라서

2001:0db8:0000:0000:0000:00a0:0000:0001

은 먼저 다음처럼 줄일 수 있다.

2001:db8:0:0:0:a0:0:1

필드 내부의 뒤쪽 0을 마음대로 지우면 안 된다. 예를 들어 a000과 a0은 서로 다른 16진수 값이다.

연속된 0 필드는 ::로 압축한다

연속된 하나 이상의 0 필드 묶음은 ::로 나타낼 수 있다. 한 주소에서 ::는 한 번만 사용할 수 있다. 두 번 사용하면 각각 몇 개의 0 필드를 의미하는지 복원할 수 없기 때문이다.

2001:db8:0:0:0:a0:0:1
→ 2001:db8::a0:0:1

정규 표기에서는 ::로 단 하나의 0 필드만 줄이지 않고, 둘 이상의 연속 0 필드가 있을 때 가장 긴 구간을 최대한 압축한다. 길이가 같은 0 구간이 둘 이상이면 앞쪽 구간을 압축하는 방식이 사용된다.

2. 축약 주소를 다시 8개 필드로 복원하는 방법

시험에서 축약된 주소를 보고 전체 구조를 판단해야 할 수 있다. 핵심은 ::가 전체 필드 수가 8개가 되도록 부족한 0 필드를 채운다는 점이다.

예를 들어 다음 주소를 보자.

2001:db8:12::34

이미 적힌 필드는 다음 네 개다.

2001 | db8 | 12 | 34

전체는 8개 필드여야 하므로 ::가 나타내는 0 필드는 8 - 4 = 4개다.

2001:0db8:0012:0000:0000:0000:0000:0034

이 계산은 IPv6 주소 표기 문제에서 가장 기본적인 복원 절차다.

3. IPv6의 대표 유니캐스트 주소

유니캐스트(unicast) 주소는 하나의 인터페이스를 식별한다. 유니캐스트 주소로 전송된 패킷은 그 주소에 해당하는 인터페이스 하나를 대상으로 한다.

IPv6 유니캐스트에는 범위와 용도가 다른 여러 주소가 존재한다.

링크-로컬 주소가 중요한 이유

IPv6 인터페이스는 링크 안의 인접 장비와 통신하기 위해 링크-로컬 주소를 사용한다. 라우터 광고, Neighbor Discovery 같은 IPv6의 기본 동작에서도 링크-로컬 범위가 중요하다.

링크-로컬 주소는 fe80::/10으로 시작한다. 링크-로컬이라는 말은 “사설망이면 어디든 통신 가능”이라는 뜻이 아니라 동일한 링크 범위에 한정된다는 뜻이다.

4. 애니캐스트: 같은 주소를 여러 곳에 배정하고 그중 하나로 전달한다

애니캐스트(anycast) 주소는 여러 인터페이스에 같은 주소를 배정하고, 해당 주소로 보내는 패킷을 라우팅 관점에서 그중 하나의 인터페이스로 전달하는 방식이다. 흔히 “가장 가까운 곳”이라고 설명하지만, 여기서 가까움은 물리적 거리보다 라우팅 프로토콜이 선택한 경로의 관점이다.

애니캐스트에서 특히 중요한 점은 전용 주소 접두부가 따로 보이지 않는다는 것이다. 애니캐스트 주소는 유니캐스트 주소 공간에서 할당되므로 주소 문자열만 보고 유니캐스트인지 애니캐스트인지 항상 구분할 수 있는 것은 아니다. 동일 주소가 여러 인터페이스에 애니캐스트 용도로 설정되어 있다는 운영 구성이 의미를 결정한다.

유니캐스트와 애니캐스트 비교

• 유니캐스트: 주소 하나 → 특정 인터페이스 하나
• 애니캐스트: 같은 주소 → 여러 인터페이스에 설정 → 라우팅이 선택한 하나로 전달

따라서 “애니캐스트는 여러 수신자에게 동시에 복사된다”는 설명은 틀리다. 여러 구성원 모두에게 전달하는 것은 멀티캐스트다.

5. 멀티캐스트: 하나의 그룹을 대상으로 전달한다

멀티캐스트(multicast) 주소는 여러 인터페이스가 가입할 수 있는 그룹을 식별한다. 송신자가 멀티캐스트 그룹 주소로 패킷을 보내면 해당 그룹의 수신 인터페이스들이 패킷을 받는다.

IPv6 멀티캐스트 주소는 ff00::/8 범위를 사용한다.

대표적인 링크-로컬 범위 멀티캐스트 주소는 다음과 같다.

ff02에서 scope 값은 링크-로컬 범위를 의미하므로 이러한 패킷은 일반적으로 라우터를 넘어 인터넷 전체로 퍼지는 그룹이 아니다.

좌우로 이동해 그림을 확인하세요.그림 크게 보기

6. Neighbor Discovery의 기본

IPv6에서는 ARP 대신 ICMPv6 Neighbor Discovery(ND)를 사용한다. ND는 같은 링크의 이웃 주소 확인, Router 발견, 주소 중복 확인 등에 사용된다.

• Neighbor Solicitation(NS): 이웃의 Link-layer 주소 등을 묻는다.
• Neighbor Advertisement(NA): 요청에 응답하거나 주소 정보를 알린다.
• IPv6는 Broadcast 대신 필요한 대상에게 Multicast를 사용한다.

Solicited-node Multicast의 세부 비트 계산은 심화로 두고, 시험에서는 IPv6 주소 해석은 ICMPv6 ND가 담당한다는 관계를 우선 기억한다.

7. IPv4와 IPv6의 핵심 차이를 한 번에 비교하기

이 표의 목적은 “IPv6가 모든 면에서 IPv4보다 단순하다”라고 외우는 것이 아니다. 기본 헤더는 단순화했지만 필요한 기능은 확장 헤더와 ICMPv6 같은 다른 구조로 이동했다고 이해하는 편이 정확하다.

8. IPv6라고 해서 통신이 자동으로 암호화되는 것은 아니다

IPv6와 IPsec이 함께 설명되는 경우가 많지만, IPv6 주소를 사용한다는 사실만으로 패킷의 기밀성·무결성·인증이 자동 제공되는 것은 아니다. 실제 보호를 위해서는 IPsec, TLS, SSH 등 목적에 맞는 보안 메커니즘을 구성해야 한다.

따라서 다음 판단은 잘못이다.

IPv6 사용 = 모든 트래픽이 자동 암호화됨

IPv6는 보안 기능을 사용할 수 있는 기반을 제공하지만, 실제 보호 수준은 적용된 프로토콜과 정책 구성에 달려 있다. IPsec의 구체적 동작은 IPsec·VPN의 보호 범위에서 다룬다.

9. IPv6 전환과 공존

IPv4에서 IPv6로 즉시 전환되기 어렵기 때문에 실제 환경에서는 Dual Stack, Tunneling, Protocol Translation 같은 공존 방식을 사용할 수 있다. 시험에서는 각 구현 세부보다 IPv4와 IPv6가 일정 기간 함께 운용될 수 있다는 점을 이해한다.